BMT 新刊速递|深圳市第二人民医院于斐博士团队:结合骨折愈合机制探讨骨折治疗原则和理论的进展

近期，深圳市第二人民医院于斐博士团队在期刊Biomaterials Translational上发表综述性文章：An exploration into the principles and theoretical progress of fracture treatment based on the mechanism of fracture healing。

在骨折治疗中，存在基本治疗原则，骨折原因、类型、发病机理也随科技发展而不断进步，这些理念对于骨折不愈合、骨折感染等治疗问题仍不能全面解决。而不同术者基于自身的临床经验又对骨折的治疗原则有自己的新观点及看法。本文总结了目前骨折愈合的最新研究成果，结合AO或其他新理念在骨折治疗中的应用提出自己的观点看法，在探讨骨折治疗理念的优缺点过程中提出笔者自己对于目前骨折治疗策略或者理论不足的疑问，为临床医生治疗骨折提供理论支撑并抛砖引玉激发学者们对骨折治疗原则的探讨。

研究内容简介

骨折是一种古老的疾病，随人类活动即存在，随着科技进步及人口老龄化加剧，交通运输、运动损伤、年龄增长等导致世界范围内骨折患者数量越来越多，此类患者若治疗不及时，可出现骨折延迟愈合、不愈合或畸形愈合，严重者可导致残疾，给患者及家庭带来沉重负担（图1）。1990年-2019年的30年间，中国骨折发病率、患病率以及致残率分别增长了70%、139%和122%，由1990年的1254万、2835万和171万增加到2019年的2127万、6785万和379万。因此，加强对骨折患者的治疗十分必要，有助于保持国家医疗体系的稳定。骨折是指骨的完整性和连续性中断，直接暴力、间接暴力和疲劳性因素均可导致骨折，治疗原则为复位、固定、功能锻炼及康复。年龄、健康状况等全身因素和骨折类型、感染等局部因素均可影响骨折愈合（图2）。没有移位或全身状况较差的患者可通过石膏、夹板固定等保守方法治疗；而严重的骨折则需要内固定治疗。常用的骨折内固定治疗方法包括钢板螺钉内固定或髓内钉内固定，而且前者使用更为广泛。骨折过程中，骨折原因、类型、发病机理在不断发展，临床医生对骨折治疗方案及理念也在不断研究使之不断发展完善，但这些理念仍不能完全解决骨折治疗中存在的问题如感染、骨折延迟愈合、不愈合或畸形愈合等。在本文中，笔者结合目前骨折治疗的最新研究进展及从医过程中治疗骨折患者的经验教训，总结现代骨折治疗原则及最新理论，在探讨骨折治疗理念的优缺点过程中提出笔者自己对于目前骨折治疗策略或者理论不足的疑问，从而为临床医生治疗骨折提供理论支撑，激发学者们对骨折治疗原则的探讨。

图1 骨折的致病因素和后果

图2 影响骨折愈合的因素

骨折愈合过程包括血肿炎症机化期、原始骨痂形成期和骨痂改造塑型期，伤后6小时内外源性的凝血系统激活后造成骨折周边出现血肿，并形成肉芽组织，直到伤后2周左右，生长因子作用下纤维连接形成；在伤后3-6月，骨痂逐步增强，达到骨折的临床愈合；再到伤后的1-2年，骨髓腔及骨折骨表面均恢复正常状态。在相关学者的努力下，骨折愈合领域有许多新的研究出现，丰富了骨折愈合过程的探讨，并给临床医生了解骨折愈合的本质提供了便利。在骨折愈合相关的研究中，学者们不仅从骨折愈合的本质出发探讨这一病理生理过程的真谛，也探索了不同治疗方式对不同条件的特殊类型骨折的作用，从而为临床医生治疗骨折提供了新思路及新策略。

骨折的愈合是一个由力学信号触发，身体多种组织参与，各种因子调节下，细胞分化逐步修复的漫长过程。最终实现新骨形成，断端连接，重新恢复骨骼的支架功能。这个过程在正常成年人需要经历12周甚至更长的时间。其愈合过程中发生物力学环境或者生物环境的不利改变就会导致骨折的延迟愈合和不愈合。如果在没有人为治疗干预的情况下，那么患者发生的不稳定骨折很可能出现骨折不愈合或者骨折畸形愈合。人类对骨折的治疗研究一直没有停止。既往埃及考古发现的夹板以及中国传统医学中的木质小夹板均是古代人对骨折治疗的固定理念的体现。随着科技进步，我们对骨折的研究和了解更加深入，切开复位，内固定应用逐步增加，形成早期AO理念，坚强的内固定，早期功能锻练，预防因长时间的制动固定引起的关节僵硬，最大恢复受损前的功能。随着内固定手术技术和AO（Arbeitsgemeinschaft für Osteosythese）理论实践，也逐渐出现了新的问题，内固定失效、感染、以及因不重视局部组织血运或者过早激进的功能锻练导致的骨折不愈合情况也时有发生，这让我们注意到早期的骨折治疗理念并不完美，需要进一步完善和修饰。在骨折愈合的生物力学研究中，尤其是内固定干预下骨折生物力学的研究中，骨科医生结合大量的手术经验进行总结，形成了目前的骨折治疗策略。新理念中重视软组织的保护，而不再强调坚强的内固定，并提出骨折内固定的绝对稳定和相对稳定理论，比如假想骨折内固定的稳定性的标尺范围。绝对稳定内固定的结果是骨折一期愈合，相对稳定内固定产生骨折的二期愈合，这是目前骨折的治疗策略。但是这个策略是不是最完美的？有没有缺陷？我们在治疗骨折的实践过程有没有与之矛盾的其他选择？我们骨折治疗的策略是否还可以继续完善和升级？这些都有待于骨科医生结合基础研究及临床实践进一步完善（图3）。

图3 骨折领域的基础研究

从古至今，骨折治疗理念经历了简单外固定、牵引整复、切开复位内固定等过程（图4）。而1958年后，随着内固定研究学会的成立，AO学派开始推崇内固定技术，其核心理念是保护组织并允许早期功能康复训练的同时，对骨折提供安全的切开复位和牢固的内固定。AO理念至今仍是骨折治疗领域的主流理念，但其本身也存在一定的不足，催动了其他理念的产生。新的理念如BO（Biological Osteosynthesis）理念，强调了间接复位、生物学固定，追求了骨折稳定与软组织完整之间的平衡；再比如CO（Chinese Osteosynthesis）理念，通过中西医结合治疗骨折，强调“筋骨并重、动静结合、内外兼治、医患配合”；最后还有MO（Memory osteosynthesis）理念，通过特殊器械对治疗骨折产生新型骨折愈合治疗而出现的形状记忆接骨术。一种新理念的产生都是对存在理念的补充与发展，相信随着医疗技术的发展，骨折治疗领域也会出现百家争鸣的繁荣现象（图5）。

图4 骨折治疗观念的改变

图5 骨折内固定理念

无论如何，AO理念仍然是我们在治疗骨折领域的主流理念，其他理念的发展也离不开AO理念的影响，在AO理念的指导下，不少学者也在努力去改进或完善AO理念，从自己临床实践中寻找AO理念的平衡点。而学者或医生们的研究包含了AO理念的多个方面，既有AO理念指导下的手术理念改变，也有AO理念指导下人工智能、分类方法、成像技术等联合的跨学科研究，但其宗旨都是为了更好的为患者服务（图6）。

图6 AO理念指导下的骨折相关研究

在临床实践中，笔者也对AO理念的合理性及可改变内容进行了思考，提出了自己的疑问及相应的解答。我们认为，在骨折治疗过程中，我们可以把骨折内固定能达到的稳定程度比作一条稳定程度的标尺（图7）。标尺的一头是绝对稳定，而另外一头是不稳定。那么我们治疗的骨折的内固定稳定性程度都会落在稳定性标尺的某个点上，产生相对稳定性，骨折最终的愈合过程是二期愈合。如果内固定稳定强度落在标尺的绝对稳定一头，那么骨折就通过没有明显骨痂产生的一期愈合进行修复。而相反的另一个极端不稳定产生的结果是骨折不愈合。我们目前普遍的策略是根据骨折的情况预计目标稳定性，是要达到绝对稳定，通过一期愈合过程愈合骨折；还是达到骨折固定的相对稳定，通过二期愈合达到治疗骨折。这对于术者而言是个治疗策略，标尺上的变量只有骨折内固定完成后达到的稳定程度一个固定的变量，我们所说的骨折内固定的治疗更像一场赛跑，骨折愈合和内固定疲劳的竞赛。这说明骨折愈合是有实效性的，是一个漫长的过程，人体组织的修复鲜有比骨折的修复更费时的过程。那么随时间推移，骨折内部的稳定性程度是会变化的，单一时间点内固定稳定程度的标尺不是一个动态过程，是否合理，有没有存在片面性？因为再骨折愈合过程，骨折内固定的稳定性程度在稳定性标尺的位置也应该是变化的。因此，如果加上时间这个变量，那么我们治疗的每个骨折患者内固定的稳定性是会随骨折愈合过程逐渐变化的，那么就可能产生2种结果，稳定性逐渐增加，向绝对稳定方向移动，或者稳定性减低，向不稳定方向移动，最终骨折不愈合。

图7 稳定与骨折的关系

骨折内固定的绝对稳定，它的定义是在生理负荷下骨折断端之间不产生活动。不稳定的定义是生理负荷下骨折断端间过度活动。那么相对稳定就是处于绝对稳定与不稳定之间的范围。是达到绝对稳定，期望骨折产生一期愈合，还是相对稳定，产生二期愈合是在手术前做计划时就已经作出决定了。那么当我们决定对骨折以绝对稳定为目标实施内固定时，有多少病例能真正达到绝对的稳定，从而实现一期愈合？这一过程有没有产生二期愈合的可能，甚至产生骨折不愈合？临床经验上可以看到我们在做绝对稳定的骨折患者治疗时会产生骨折不愈合的结果，这时多数术者会归咎于对软组织不友好的技术血运破坏过大的生物因素导致骨折的不愈合。到底是生物因素，还是过大负荷产生骨折断端的不稳定引起骨折不愈合？怎么定义生理负荷？生理负荷是个定量还是变量？高BMI指数的患者产生的生理负荷和低BMI指数的患者产生的负荷是一样的吗？我们临床见到的一期愈合是不是严格定义上的一期愈合，还是产生的微量的骨痂X线不能显示导致了患者并非是一期愈合？或者即使是真的一期愈合的患者，是不是都承受了生理负荷产生的影响？还是有的患者限制了负重，减低负荷导致骨折端无微动而发生了一期愈合？如果以上猜想是真实存在的，那么严格的绝对稳定的治疗目的是不可能实现的。也就是说我们治疗骨折复位内固定能达到的强度都是相对稳定，当术者进行解剖复位坚强内固定时，在有限的负荷下骨折端无微动，可能产生类似正常骨骼修复的过程，也就是骨折的一期愈合。当骨折没有解剖复位，在内固定的环境下骨折端在有限的负荷下有适量的微动，机体产生血肿，细胞分化，骨痂产生，最终骨折二期愈合。

骨折的绝对稳定是通过骨折端的加压固定，依靠加压固定产生骨折端的摩擦力从而实现在生理负荷下骨折端不发生微动。关节内骨折是绝对稳定的固定指征，部分特定的干骺端和骨干骨折也是绝对稳定的指征，如波及关节面的干骺端骨折，在加压固定关节面骨折块的同时固定干骺端骨折。骨干的简单骨折也可以通过加压固定的方式达到绝对稳定。关节骨折理论上是需要绝对稳定，但是事实上很多关节内骨折并不能通过这种加压固定的方式来实现绝对的稳定性，而且特定关节部位的骨折的治疗策略上对加压固定来实现绝对的稳定性的治疗方式提及很少。例如胫骨平台骨折的治疗，关节的稳定性，力线的恢复，关节面的解剖复位，利用排筏技术支撑关节面是手术治疗主要考虑的因素，因为面对粉碎塌陷的关节面骨折块，加压固定是困难的，往往是不能实现的。同样的情况在Pilon 骨折治疗中也是很难实现绝对的稳定性。只有简单的关节内骨折可以进行螺钉加压，中和接骨板保护来实现绝对稳定，但是所有的骨折手术治疗的康复指导在康复早期都有不同程度的限制负重或者主动力量练习的要求，事实上就是减低负荷，减少骨折的不稳定的发生，确保骨折顺利愈合，这是和骨折的绝对稳定的定义相悖的。但是如果是相对稳定，这些治疗策略都是合理的。骨干的简单骨折是绝对稳定的指征，在前臂骨折得到体现，但在简单的下肢骨折，无论骨折类型是简单骨折还是粉碎骨折，髓内钉这种相对稳定的治疗方式是金标准。这又与绝对稳定的理论相悖。综上所述，绝对稳定并不完全适用于所有关节内骨折，特定的干骺端骨折和骨干的简单骨折等符合绝对稳定固定指征的实际治疗方案，而且即使按照绝对稳定的目标进行骨折固定，其固定强度也未必能达到预期的绝对稳定的效果。或者只有骨折愈合才能达到骨折的绝对稳定，也就是在生理负荷下无微动。如果是这样，那么我们对骨折的固定都是相对稳定，只是在简单骨折解剖复位下应用断端加压达到最大化的相对稳定性，无限接近稳定性标尺的绝对稳定一端，产生预期的一期愈合，而未能解剖复位及加压固定的相对稳定产生二期愈合的结果。

另外一个普遍的观点认为，骨折治疗中绝对稳定的内固定是以广泛的软组织剥离为代价的，会牺牲骨折块的血运，是在对软组织不友好的情况下达到绝对稳定的目的，而这种情况下骨折治疗达到相对稳定会对软组织更友好。事实上，随手术技术的成熟，复位和固定器械的进步，有些骨折在行绝对稳定的固定时并不需要对软组织作广泛的剥离，也就是说简单骨折的解剖复位，断端加压结合保护接骨板是可以在软组织友好的技术下实现的。这和传统的观点不同，因此应该作出改变。

绝对稳定性的定义是个非量化的定义，在行骨折内固定时是否能真的达到定义下的绝对稳定需要深入思考和研究，或者它仅仅就是骨折治疗愈合的终极目标，而相对稳定这个概念更符合实际情况，更能合理的解释大部分临床结果。或者我们的策略是在软组织友好的情况下最大化的相对稳定，通过适当的康复计划，比如早期避免负重，早期避免主动练习等减少骨折端的负荷，减少或者避免微动，从而实现解剖复位而产生的一期愈合，不能解剖复位而产生的二期愈合。其实骨折固定强度的力学环境与软组织血供，有无感染的生物活性环境，合理的康复计划三个因素到达一个平衡的三角关系，可以产生满意的骨折治疗效果，如果平衡打破，骨折不愈合，感染的机会将大大增加（图8）。

图8 骨折治疗中的平衡三角

论文第一/通讯作者简介

叶海明（第一作者）：

医学硕士，北京大学深圳医院骨关节科副主任医师。

于斐（通讯作者）：

医学博士，博士后，硕士生导师，深圳市第二人民医院（深圳大学第一附属医院）脊柱外科主治医师。

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